DE19745997A1

DE19745997A1 - Arrangement of a combined starter-generator machine on an internal combustion engine

Info

Publication number: DE19745997A1
Application number: DE19745997A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Koelle; Barlas Turgay; Juergen Glaunig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1998-11-12

Abstract

The invention relates to an electrically driven machine for an internal combustion engine (1), intended preferably to vehicles, operating as a starter when the internal combustion engine starts up, and then switched so as to work as a generator to feed the vehicle electrical system. Said electrically driven machine is positioned in the drive train, between the internal combustion engine and the gearbox, so as to be continuously in an operative connection. Said operative connection can be actuated by bevel gear coupling, thereby enabling continuously high mechanical output power to be transmitted.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer kombi nierten Starter-Generator-Maschine an einer Brenn kraftmaschine, vorzugsweise zum Einsatz in Kraftfahr zeugen entsprechend den im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to an arrangement of a combi starter generator machine on a burning machine engine, preferably for use in motor vehicles testify accordingly in the preamble of patent Proverb 1 mentioned features.

State of the art

Es ist bekannt, daß Brennkraftmaschinen mittels einer Startvorrichtung gestartet werden müssen, da sie nicht von alleine anlaufen. Zu diesem Zweck werden üblicherweise elektrisch betriebene Startermotoren eingesetzt, die über eine als sogenanntes Einrück relais ausgebildetes Starterrelais mit einer Span nungsquelle verbunden werden. Gleichzeitig wird zum Andrehen ein Ritzel des Startermotors mit einem übli cherweise auf einem Schwungrad der Brennkraftmaschine angebrachten Zahnkranz in Eingriff gebracht. Nach Erreichen des Selbstlaufes der Brennkraftmaschine muß der Startermotor ausgespurt, das heißt von der Brenn kraftmaschine abgekoppelt werden, um einem erhöhten Verschleiß und starker Geräuschentwicklung vorzubeu gen. Soll der Starter aus bestimmten Gründen im stän digen Eingriff bleiben, so muß er für einen Dauer betrieb auch unter höherer Drehzahl ausgelegt sein.It is known that internal combustion engines by means of a Starting device must be started as it don't start on its own. For this purpose usually electrically operated starter motors used that over a so-called indent Relay-trained starter relay with one chip power source. At the same time Start a pinion of the starter motor with a übli on a flywheel of the internal combustion engine attached ring gear engaged. After Reaching the self-running of the internal combustion engine must the starter motor disengaged, that is from the Brenn engine to be uncoupled to a raised Prevent wear and excessive noise If the starter is constantly in motion for certain reasons intervention, it must last for a period operation can also be designed at higher speeds.

Ebenso ist bekannt, daß Brennkraftmaschinen üblicher weise mit einem ständig mitlaufenden Generator ausge rüstet sind, der einerseits für eine dauernde Versor gung des elektrischen Bordnetzes und andererseits für ein Laden der zum Betrieb des Startermotors notwen digen Spannungsquelle sorgt. Dieser Generator, auch als Lichtmaschine bezeichnet, wird üblicherweise mit tels eines Keil- oder Zahnriemens über die Kurbel welle der Brennkraftmaschine angetrieben. Der Genera tor gibt seine Nennleistung typischerweise bei einer mittleren Drehzahl ab, muß jedoch so dimensioniert sein, daß er schon bei niederen Drehzahlen, entspre chend der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine, bereits eine ausreichende elektrische Leistung abge ben kann. Gleichzeitig jedoch muß er für die Maximal drehzahlen der Brennkraftmaschine ausgelegt sein und dabei noch eine ausreichende Kühlung erfahren. Die Kühlung bei höheren Drehzahlen erfolgt meist durch Luftventilation, die durch aufgebrachte Lüfterflügel unterstützt wird. Störend kommt meist noch eine aus geprägte Momentwelligkeit der üblicherweise mit Hub kolben ausgerüsteten Brennkraftmaschine sowie eine Massenträgheit des Generators hinzu, was einen An trieb über Riemen sinnvoll und notwendig macht.It is also known that internal combustion engines are more common wise with a constantly running generator are prepared for a permanent supply supply of the electrical system and on the other hand for loading the necessary to operate the starter motor voltage source. This generator, too referred to as an alternator, is usually with a V-belt or timing belt over the crank shaft of the internal combustion engine driven. The genera tor typically gives its rated power at one medium speed, but must be dimensioned be that it corresponds already at low speeds according to the idle speed of the internal combustion engine, already sufficient electrical power can. At the same time, however, it must be for the maximum Speeds of the internal combustion engine can be designed and still experience sufficient cooling. The Cooling at higher speeds is usually done by Air ventilation provided by fan blades is supported. Usually one gets out of the way embossed moment ripple usually with stroke piston-equipped internal combustion engine and one Mass inertia of the generator added, what an An drifted over belts makes sense and necessary.

Soll der Startermotor gleichzeitig auch als Generator betrieben werden, stellt sich zunächst das Problem der Dimensionierung und der Auslegung hinsichtlich der Betriebs- beziehungsweise Nenndrehzahl. Beim Betrieb als Startermotor wird eine relativ hohe Lei stung bei niedriger Drehzahl benötigt, denn die Brennkraftmaschine muß lediglich unterhalb der Leer laufdrehzahl gestartet werden. Zur sicheren Übertra gung einer solch großen Leistung wird die oben beschriebene Ankoppelung mit einer Zahnradpaarung auf der Motorseite gewählt, die nach dem Starten der Brennkraftmaschine automatisch oder durch einen vom Bediener betätigten Schalter getrennt wird.The starter motor should also act as a generator the problem arises first the dimensioning and design with regard to the operating or nominal speed. At the Operation as a starter motor is a relatively high lei needed at low speed because the Internal combustion engine only needs to be below the empty running speed are started. For safe transfer Such a great achievement will be the one above described coupling with a gear pair the engine side selected after starting the Internal combustion engine automatically or by one of the Operator operated switch is disconnected.

Der Generator hingegen muß in der Lage sein, über ei nen weiten und wesentlich höheren Drehzahlbereich, nämlich von der Leerlaufdrehzahl bis zur Maximaldreh zahl der Brennkraftmaschine eine ausreichende Leistungsabgabe sicherzustellen, und dies, ohne bei Maximaldrehzahl einer Überhitzungsgefahr ausgesetzt zu sein. Soll der Generator zudem für eine hohe elek trische Leistungsabgabe ausgelegt werden, wie sie für moderne Kraftfahrzeuge mit einer Vielzahl von elek trischen Verbrauchern, wie Stell- und Servomotoren, notwendig ist, stößt der bisher verwendete herkömmli che Riemenantrieb bald an die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit.The generator, on the other hand, must be able to use ei wide and much higher speed range, namely from the idle speed to the maximum speed number of the internal combustion engine a sufficient Ensure performance, and this without Maximum speed exposed to the risk of overheating to be. Should the generator also be used for high elec power output designed as for modern motor vehicles with a variety of elec electrical consumers, such as servo and servo motors, is necessary, the conventional used so far belt drive soon to the limits of its Performance.

Es sind Lösungen bekannt, die eine gleichzeitige Nut zung des Generators auch als Starter vorsehen, be kannt beispielsweise als sogenannte Dynastarter im Motorrad- und Motorrollerbau früherer Jahre. Hier muß der Generator jedoch eine nur sehr geringe Leistung liefern, weshalb er nach dem Starten des Motors pro blemlos in einem Bereich geringeren Wirkungsgrades betrieben werden konnte. Aus Platzgründen befand sich der Generator häufig direkt auf dem Kurbelwellenende und lief dort mit der Motordrehzahl um. Die Momenten welligkeit stellte bei den üblicherweise verwendeten hochdrehenden Zweitaktmotoren ebenfalls kein Problem dar.Solutions are known that have a simultaneous groove provide the generator as a starter, be knows, for example, as a so-called Dynastarter in Motorbike and scooter construction of earlier years. Here must the generator, however, has very little power deliver, which is why after starting the engine pro easily in an area of lower efficiency could be operated. For reasons of space there was the generator often directly on the crankshaft end and ran there with the engine speed. The moments ripple posed in the commonly used high-revving two-stroke engines also no problem represents.

Die ältere Patentanmeldung DE 1 96 29 839.3 beschreibt weiterhin eine Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einem auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeuges wirkenden Getriebe, wobei eine Getriebeeingangswelle mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine kup pelbar ist, und mit einer elektrischen Maschine, die über ein Zwischengetriebe mit dem Getriebe kuppelbar ist und die sowohl als Startermotor zum Andrehen der Brennkraftmaschine als auch als Generator zur energe tischen Versorgung eines elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeuges umschaltbar ist. Nachteilig ist hier jedoch wiederum die notwendige Auslegung als Starter motor mit hohem Drehmoment bei niederen Drehzahlen, was gleichzeitig für einen Betrieb als Generator mit höheren Drehzahlen ungünstig ist.The older patent application DE 1 96 29 839.3 describes also an internal combustion engine for motor vehicles, with one on the drive wheels of the motor vehicle acting transmission, being a transmission input shaft with an output shaft of the engine kup is pelbar, and with an electrical machine that Can be coupled to the gearbox via an intermediate gearbox and is both as a starter motor for starting the Internal combustion engine as well as a generator for energy table supply of an electrical system of the Motor vehicle is switchable. The disadvantage here however again the necessary design as a starter high torque motor at low speed, what simultaneously with an operation as a generator higher speeds is unfavorable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Starter-Generator-Maschine hoher Leistung für eine Brennkraftmaschine zu entwickeln, die sowohl beim Starten der Brennkraftmaschine eine ausreichende mechanische Leistung liefert und sicher übertragen kann als auch beim Betrieb als Generator mit höheren Drehzahlen eine hohe elektrische Leistung liefern kann. The invention is therefore based on the object combined starter generator machine high performance to develop for an internal combustion engine that both sufficient when starting the internal combustion engine delivers mechanical power and transmits it safely can operate as a generator with higher Speeds deliver a high electrical output can.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vor teil, daß bei einer Positionierung der elektrischen Maschine im Antriebsstrang, entweder hinter der Kupp lung an der Getriebeeingangswelle oder vor der Kupp lung an der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, sowie einer drehfesten Zahnradverbindung mit dieser eine starre Verbindung entsteht, die sehr hohe mecha nische Leistungen übertragen kann. Eine Wirkverbin dung an einer Stelle hinter der Kupplung weist eine relativ geringe Momentenwelligkeit auf, was eine starre Anbindung der elektrischen Maschine sowie eine Kraftübertragung durch Zahnräder, wie beispielsweise ein Kegelradpaar, ermöglicht.The drive unit according to the invention with the Features mentioned claim 1 offers the front part that when positioning the electrical Machine in the drive train, either behind the dome on the gearbox input shaft or in front of the clutch the output shaft of the internal combustion engine, and a non-rotatable gear connection with this a rigid connection is created, the very high mecha can transfer services. An active connection at a point behind the coupling has a relatively low torque ripple on what a rigid connection of the electrical machine and a Power transmission through gears, such as a pair of bevel gears.

Vorteilhaft ist zudem die in dem Kegelradpaar enthal tene Übersetzung, die für eine entsprechende Dreh zahlanpassung der elektrischen Maschine bezüglich der Motordrehzahl sorgt. Statt eines Kegelradpaares kann jedoch ebensogut eine Drehübertragung über ein auf der Getriebeeingangswelle oder Abtriebswelle der Brennkraftmaschine angebrachtes Tellerrad zu einem mit der elektrischen Maschine drehfest verbundenem Stirnrad erfolgen. Denkbar sind weiterhin Drehüber tragungen durch Zugmittel wie Ketten- oder Riemenan trieb. Diese müssen jedoch ausreichend dimensioniert sein, um die entstehenden Kräfte sicher übertragen zu können. In diesem Kalle ist die Einbaulage der Dreh achse der Starter-Generator-Maschine nicht mehr in einem 90°-Winkel zur Getriebeeingangswelle, sondern parallel zu dieser.It is also advantageous to include in the bevel gear pair tene translation, for a corresponding rotation number adjustment of the electrical machine with regard to the Engine speed ensures. Instead of a bevel gear pair however, just as well a rotation transmission over a the transmission input shaft or the output shaft of the Internal combustion engine attached ring gear to one connected to the electrical machine in a rotationally fixed manner Spur gear. Turnover is still conceivable Carry by means of traction devices such as chains or belts drifted. However, these must be adequately dimensioned to be able to safely transmit the emerging forces can. The installation position is the turning point in this calle axis of the starter generator machine no longer in a 90 ° angle to the transmission input shaft, but parallel to this.

Durch den zusätzlichen Einbau eines schaltbaren Frei laufes zwischen der Drehübertragung von der Getriebe eingangswelle oder der Abtriebswelle der Brennkraft maschine zur elektrischen Maschine erhält man weitere Nutzungsmöglichkeiten, beispielsweise einen kraft stoffsparenden Kreislauf des gesamten Antriebsstran ges. Auf diese Weise könnte beispielsweise im Schie bebetrieb nicht nur die Kraftstoffzufuhr abgeschaltet werden, wie dies bei herkömmlicher Schubabschaltung der Fall ist, sondern die Brennkraftmaschine völlig abgeschaltet und von den Antriebsrädern getrennt wer den. Um das Wiederanwerfen mit Hilfe des Schließens der Fahrzeugkupplung bei eingelegtem Gang zu erleich tern, ist es sinnvoll, solche starken elektrischen Verbraucher mit hoher Leistungsaufnahme, wie es die im generatorischen Lauf arbeitende elektrische Maschine ist, kurzzeitig abzuschalten.Through the additional installation of a switchable free run between the transmission of rotation from the transmission input shaft or the output shaft of the internal combustion engine machine to electrical machine you get more Possible uses, for example a force Material-saving cycle of the entire drive train total In this way, for example, in shooting not only switches off the fuel supply as with conventional overrun fuel cutoff the case is, but the engine completely switched off and disconnected from the drive wheels the. To start again with the help of closing to facilitate the vehicle clutch when a gear is engaged tern, it makes sense to have such strong electrical Consumers with high power consumption, like that electrical working in the generator run Machine must be switched off briefly.

Ebenso vorteilhaft ist auch eine Ankoppelung der elektrischen Maschine im Antriebsstrang eines mit automatischer Kraftübertragung versehenen Kraftfahr zeuges. Auch hier kann die elektrische Maschine ent weder direkt an die Abtriebswelle der Brennkraftma schine, das heißt vor einem üblicherweise vorhandenen hydrodynamischen Drehmomentwandler, angekoppelt sein. Auch eine Ankoppelung zwischen Drehmomentwandler und automatischem Getriebe ist möglich, was den besonde ren Vorteil aufweist, daß die Momentwelligkeiten der Brennkraftmaschine an dieser Stelle durch den Drehmo mentwandler bereits stark gedämpft sind.Coupling of the is also advantageous electrical machine in the drive train with one automatic power transmission provided motor vehicle stuff. The electrical machine can also ent here neither directly to the output shaft of the internal combustion engine machine, that is, in front of a usually existing one hydrodynamic torque converter, be coupled. Also a coupling between the torque converter and automatic transmission is possible, which is special Ren advantage that the ripples of the Internal combustion engine at this point by the torque ment converters are already heavily dampened.

Von Vorteil bei einer solchen starren Ankoppelung der elektrischen Maschine ist weiterhin die Möglichkeit, eine Schwungnutzautomatik vorzusehen, das heißt einen generatorischen Betrieb bei rollendem Fahrzeug und abgeschaltetem Verbrennungsmotor. Dieser Betrieb wäre bei einem riemengetriebenem Generator nicht denkbar, da mit den üblicherweise verwendeten Keil- oder Zahn riemen kein ausreichendes Drehmoment übertragbar ist. Vorteilhaft kann zudem bei einer geeigneten Ansteue rung der elektrischen Maschine eine zusätzliche Getriebesynchronisierung realisiert werden. Bei spielsweise kann beim Wechseln der Schaltstufen ein kurzer Drehmomentstoß durch die elektrische Maschine aufgebracht werden, um die Drehzahlen der ineinander greifenden Getriebezahnräder anzugleichen. Je nach dem, ob eine höhere oder niedere Schaltstufe des Getriebes eingelegt werden soll, kann durch kurzzei tiges Aufbringen einer starken elektrischen Last die elektrische Maschine abgebremst werden und dadurch die Drehzahl der Getriebeeingangswelle derart verzö gern, daß die Getriebezahnräder passend ineinander spuren können.An advantage with such a rigid coupling of the electrical machine is still the possibility to provide an automatic swing utilization system, that is, one generator operation with rolling vehicle and switched off internal combustion engine. That operation would be not possible with a belt-driven generator, because with the commonly used wedge or tooth sufficient torque is not transferable. Can also be advantageous with a suitable control an additional one Gear synchronization can be realized. At for example, when changing the switching levels short torque surge from the electrical machine applied to the speeds of the interlocking aligning gear wheels. Depending on whether a higher or lower switching level of the Gearbox should be inserted, can briefly application of a strong electrical load electrical machine are braked and thereby the speed of the transmission input shaft so delayed like that the gear wheels fit together can trace.

Zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmierung der drehenden Teile, wie des Zahnradpaares und der Wälz lagerung der Antriebswelle der elektrischen Maschine ist es von Vorteil, diese Bauteile zusätzlich an den Ölkreislauf des Getriebes einzubeziehen. Durch eine Abtrennung von der Trockenkupplung zwischen Brenn kraftmaschine und Getriebe mittels eines Dichtringes kann so die Ölschmierung sicher gewährleistet werden. Zusätzlich kann es von Vorteil sein, die elektrische Maschine an den Wasser-Kühlkreislauf der Brennkraft maschine anzukoppeln, da durch die vom kühlenden Fahrtwind abgeschirmte Einbaulage eine starke Wärme entwicklung im Betrieb zu erwarten ist.To ensure adequate lubrication of the rotating parts, such as the gear pair and the roller Bearing of the drive shaft of the electrical machine it is advantageous to add these components to the Include the transmission oil circuit. By a Separation from the dry clutch between the burner engine and transmission by means of a sealing ring the oil lubrication can be guaranteed safely. In addition, it can be advantageous to use electrical Machine on the water cooling circuit of the internal combustion engine to couple the machine because of the cooling Head wind shielded installation position a strong warmth development in the company is to be expected.

Wegen des geringen Einbauraumes für die elektrische Maschine, die möglichst nicht weit in radialer Rich tung aus dem Getriebegehäuse herausragen soll, und der genannten Lastverhältnisse bedarf die Lagerung der Ritzelwelle großer Sorgfalt. Von Bedeutung sind weiterhin die kompakte Bauweise und die Montage freundlichkeit. Daher kommen für diesen Einsatzzweck besonders ein Schrägkugellagerpaar oder ein Kegelrol lenlagerpaar in Frage. Dadurch entsteht eine kom pakte, montagefertige Bauweise. Gleichzeitig sind hiermit die entstehenden radialen und axialen Kräfte gut über das Kupplungs- beziehungsweise Getriebege häuse abstützbar. Weiterhin kann die gesonderte Aus gestaltung eines Lagergehäuses entfallen, da der Außenring des Lagerpaares vorteilhafterweise als Flansch ausgestaltet wird und damit am Getriebege häuse angeschraubt wird. So entsteht eine sehr kom pakte und montagefertige Einheit, die einfach mon tiert werden kann. Die axiale Lagefestlegung und Feinjustierung der gesamten Einheit erfolgt durch mehrere Paßscheiben, die zwischen dem Getriebegehäuse und dem das Lagerpaar tragenden Flansch eingelegt sind. Because of the small installation space for the electrical Machine that is not as far as possible in the radial direction device should protrude from the gear housing, and Storage requires the load conditions mentioned the pinion shaft with great care. Are important continue the compact design and assembly friendliness. Therefore come for this purpose especially a pair of angular contact ball bearings or a tapered roller pair of bearings in question. This creates a com compact, ready-to-assemble design. Are at the same time hereby the resulting radial and axial forces good about the clutch or gearbox supportable housing. Furthermore, the separate Aus there is no need to design a bearing housing since the Outer ring of the pair of bearings advantageously as Flange is designed and thus on the gearbox housing is screwed on. This creates a very com compact and ready-to-install unit that is simply mon can be tiert. The axial positioning and The entire unit is fine-tuned by several shims between the gearbox and the flange bearing the bearing pair are.

Ist der Einbauraum für die elektrische Maschine der art begrenzt, daß keine 90°-Lage zur Getriebeein gangswelle in Frage kommt, kann es auch von Vorteil sein, eine achsenparallele Einbaulage zu wählen. In diesem Falle kann die Kraftübertragung sehr einfach durch ein gerade oder schräg verzahntes Zahnradpaar erfolgen.Is the installation space for the electrical machine the Art limits that no 90 ° position to the gearbox gangswelle in question, it can also be an advantage be to choose an installation position parallel to the axis. In In this case, the power transmission can be very simple through a straight or helical gear pair respectively.

Weiterhin ist durch die starre Ankoppelung der elek trischen Maschine die Anbindung von Generatoren mit sehr großer Leistung möglich, was auch die Möglich keit eines Hybridantriebes eröffnet. Dies bedeutet den vorübergehenden Betrieb des Fahrzeuges, mit aus geschalteter und mechanisch abgekoppelter Brennkraft maschine, nur mit der elektrischen Maschine, die in diesem Falle von dem ausreichend dimensionierten Fahrzeugbatterie mit elektrischer Energie versorgt wird.Furthermore, the elec trical machine with the connection of generators very great performance possible, which is also possible of a hybrid drive. this means the temporary operation of the vehicle with off switched and mechanically decoupled internal combustion machine, only with the electrical machine that is in in this case of the sufficiently dimensioned Vehicle battery supplied with electrical energy becomes.

Durch die Gewährleistung großer Variabilität können mit sehr wenigen Varianten der elektrischen Maschine eine Vielzahl von verschiedenen Fahrzeugtypen ausge rüstet werden. Durch die so ermöglichten hohen Stück zahlen von gleichen Baumustern können die Herstel lungskosten deutlich reduziert werden.By ensuring great variability with very few variants of the electrical machine a variety of different types of vehicles be prepared. Through the high pieces made possible in this way the manufacturer can pay for the same type development costs can be significantly reduced.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten, Merkmalen. Further advantageous embodiments of the invention result from the rest, in the subclaims mentioned features.

= Drawings

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu tert. Es zeigen:The invention is described below in exemplary embodiment len with reference to the accompanying drawings tert. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Schnittdarstellung einer beispielhaften Anordnung der elektrischen Maschine, angetrieben über eine Kegelzahnradpaarung von der Getriebe eingangswelle; Figure 1 is a perspective sectional view of an exemplary arrangement of the electrical machine, driven by a bevel gear pair from the transmission input shaft.

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Lagerung der Ritzelwelle der elektrischen Maschine und Fig. 2 is a sectional view of the bearing of the pinion shaft of the electrical machine and

Fig. 3 eine alternative Lagerbauform für die Lage rung der Ritzelwelle. Fig. 3 shows an alternative bearing design for the position tion of the pinion shaft.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung einer bei spielhaften Anordnung der elektrischen Maschine 1 in perspektivischer Ansicht gezeigt. Hier ist ein Teil der Kraftübertragung des Fahrzeugs von der nicht dar gestellten Brennkraftmaschine über eine in einem Kupplungsgehäuse 4 befindliche Scheibenkupplung 5 zu einer Getriebeeingangswelle 7 erkennbar. Auf dem in das Kupplungsgehäuse 4 ragenden und mit der Kupplung 5 drehfest verbundenen Ende der Getriebeeingangswelle 7 befindet sich ein Teller- oder Kegelrad 6, das ebenfalls drehfest mit der Getriebeeingangswelle 7 verbunden ist, beispielsweise durch eine Preßverbin dung. Die in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform mit einer Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine 1 und der Getriebeeingangswelle ist jedoch nur beispielhaft und kann ebenso als eine Wirkverbin dung zwischen der elektrischen Maschine 1 und der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine ausgeführt sein. In diesem Fall liegt die Ankoppelung der elektrischen Maschine 1 im Antriebsstrang zwischen der Kupplung und der Brennkraftmaschine. In der in Fig. 1 darge stellten Ausführungsform ist die Zahnradverbindung der elektrischen Maschine 1 mit der Getriebeeingangs welle 7 beispielhaft als Kegelzahnradpaar 6, 8 ausge führt, wodurch eine 90°-Anordnung der drehfest mit dem Rotor der elektrischen Maschine 1 verbundenen Zwischenwelle 3 zur Getriebeeingangswelle 7 entsteht. Auch bei einer Ausführung der Zahnradpaarung 6, 8 mit einem Tellerrad und einem Ritzel würde eine solche 90°-Stellung entstehen. Ebenso denkbar ist jedoch, je nach dem verfügbaren Einbauraum, eine Kegelzahnrad paarung, die einen anderen Winkel als 90° ermöglicht. So ist beispielsweise eine Wirkverbindung über her kömmliche Zahnräder möglich, wodurch eine achsparal lele Einbaulage der elektrischen Maschine 1 zur Ge triebeeingangswelle 7 entstünde.In Fig. 1, a sectional view of a playful arrangement of the electrical machine 1 is shown in a perspective view. Here is a part of the power transmission of the vehicle from the internal combustion engine (not shown) via a disc clutch 5 located in a clutch housing 4 to a transmission input shaft 7 . On the protruding into the clutch housing 4 and rotatably connected to the clutch 5 end of the transmission input shaft 7 there is a disk or bevel gear 6 , which is also rotatably connected to the transmission input shaft 7 , for example by a press connection. The embodiment shown in FIG. 1 with an active connection between the electrical machine 1 and the transmission input shaft is only exemplary, however, and can also be designed as an active connection between the electrical machine 1 and the output shaft of the internal combustion engine. In this case, the coupling of the electrical machine 1 lies in the drive train between the clutch and the internal combustion engine. In the embodiment shown in FIG. 1, the gear connection of the electrical machine 1 with the transmission input shaft 7 is exemplary as a bevel gear pair 6 , 8 , whereby a 90 ° arrangement of the non-rotatably connected to the rotor of the electrical machine 1 intermediate shaft 3 to the transmission input shaft 7 arises. Such a 90 ° position would also arise if the gear pair 6 , 8 were designed with a ring gear and a pinion. However, depending on the available installation space, a bevel gear pairing is also conceivable, which enables an angle other than 90 °. For example, an active connection via conventional gears is possible, which would result in an axially parallel installation position of the electrical machine 1 for the transmission input shaft 7 .

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform be findet sich die Zahnradverbindung 6, 8 zum Antrieb des Rotors der elektrischen Maschine 1 innerhalb des Kupplungsgehäuses 4. Da bei den meisten Fahrzeugen derartige zwischen Brennkraftmaschine und Schaltge triebe befindlichen Scheibenkupplungen als sogenannte Trockenkupplungen ausgeführt sind, wäre die Zahn radpaarung 6, 8 somit nicht ausreichend geschmiert. Es wird also eine zusätzliche, hier nicht darge stellte, Wandung vorzusehen sein, durch welche die Kupplung 5 von der Zahnradpaarung 6, 8 räumlich getrennt ist. Die Getriebeeingangswelle 7 wird durch diese Trennwand hindurchgeführt und mit einem Dicht ring versehen sein. Dadurch ist die Ölschmierung des mit dem Getriebe verbundenen Zahnradpaares 6, 8 durch das Getriebeöl gewährleistet. Die elektrische Ma schine 1 ist dementsprechend gegen das Gehäuse 4 abzudichten, was zweckmäßigerweise durch einen Dicht ring, beispielsweise einen Simmerring, auf der Zwi schenwelle 3 sicherzustellen ist.In the embodiment shown in FIG. 1, there is the gear connection 6 , 8 for driving the rotor of the electrical machine 1 within the clutch housing 4 . Since in most vehicles such between internal combustion engine and Schaltge transmissions disc clutches are designed as so-called dry clutches, the gear pair 6 , 8 would not be sufficiently lubricated. So there will be an additional wall, not shown here, to be provided by which the coupling 5 is spatially separated from the gear pair 6 , 8 . The transmission input shaft 7 is passed through this partition and provided with a sealing ring. This ensures that the gear pair 6 , 8 connected to the gear unit is lubricated with oil by the gear oil. The electrical machine 1 is accordingly to be sealed against the housing 4 , which is expediently ensured by a sealing ring, for example a sealing ring, on the intermediate shaft 3 .

Da sich die elektrische Maschine 1 in einer für um strömende Kühlluft sehr unzugänglichen Raum zwischen Kupplung 5 und Getriebe befindet, ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich eine Wasserkühlung vorgesehen ist, was in der Fig. 1 nicht dargestellt ist. Die Anbin dung des Kühlkanals bei einer wassergekühlten elek trischen Maschine 1 erfolgt zweckmäßigerweise über einen im Kupplungsgehäuse 4 geführten Kühlkanal, der über Leitungen mit einem Kühlkanal der Brennkraftma schine verbunden ist. Die Einstellung der Durchfluß geschwindigkeiten des Kühlwassers erfolgt über ent sprechend angepaßte Rohrdurchmesser. Bei ausreichen der Umströmung mit ausreichend kühler Luft, kann auf die Wasserkühlung verzichtet werden.Since the electrical machine 1 is located in a space between the coupling 5 and the transmission which is very inaccessible to the cooling air flowing around it, it is advantageous if water cooling is additionally provided, which is not shown in FIG. 1. The connec tion of the cooling channel in a water-cooled electrical machine 1 is advantageously carried out via a cooling channel guided in the clutch housing 4 , which is connected via lines to a cooling channel of the internal combustion engine. The setting of the flow rates of the cooling water takes place via appropriately adapted pipe diameters. If the air flow is sufficiently cool, there is no need for water cooling.

Die Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Lagerung der Antriebswelle der elektrischen Ma schine 1 in einer Schnittdarstellung. Da der Einbau raum relativ begrenzt ist, die Lagerung jedoch große Axial- und Radialkräfte durch den wechselnden Betrieb der elektrischen Maschine 1 als Starter oder Genera tor abstützen muß, kommt vorzugsweise ein Schräg kugellager- oder ein Kegelrollenlagerpaar zum Ein satz. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist ein Schrägkugellagerpaar 10 vorgesehen. Es sind jedoch ebenso andere Lagerbauformen denkbar, die die sen Zweck erfüllen können. Die Ritzelwelle 3 mit dem darauf drehfest angebrachten Ritzel 8 weist an dem anderen Wellenende zur drehfesten Verbindung mit der Rotorwelle 2 der elektrischen Maschine 1 eine innere Verzahnung 12 auf. Das Schrägkugellagerpaar 10, in O-Anordnung zusammengefaßt in einem gemeinsamen Außen ring 14 mit Flansch 15, wird auf die Ritzelwelle 3 aufgeschoben. Die Anstellung des Lagers, nötig für die geforderte Steifigkeit, erfolgt über eine Wellen mutter 16, die auf ein Gewinde auf der Ritzelwelle 3 aufgeschraubt wird. Die derart vormontierte Ritzel einheit wird, zentriert über einen Paßbund 18 am Getriebe- bzw. am Kupplungsgehäuse 4, anhand von meh reren Schrauben 20 am Gehäuse 4 befestigt. Die axiale Feinjustierung erfolgt über Paßscheiben 22. Wird im Lager 10 eine Lebensdauerschmierung durch eine Fett füllung vorgesehen, dichten die Dichtringe 24 und 25 den Lagerinnenraum ab. Auf diese Weise entsteht eine kompakte und montagefertige Ritzeleinheit, die ledig lich an einem vorgesehenen Einbauraum mit einigen Schrauben befestigt werden muß. Auf die Innenverzah nung 12 der Ritzelwelle 3 kann anschließend problem los die Außenverzahnung 26 der Rotorwelle 2 der elek trischen Maschine 1 axial aufgeschoben werden und diese anschließend mit mehreren Schrauben am Getriebe- oder Kupplungsgehäuse 4 fixiert werden. So kann mit wenigen unterschiedlichen vorgefertigten Ritzeleinheiten eine große Vielfalt von Getriebe größen und -bauformen konstruktiv berücksichtigt wer den. Fig. 2 shows an exemplary embodiment of the bearing of the drive shaft of the electrical Ma machine 1 in a sectional view. Since the installation space is relatively limited, but the bearing must support large axial and radial forces due to the alternating operation of the electrical machine 1 as a starter or generator, preferably an inclined ball bearing or a pair of tapered roller bearings is used. In the embodiment shown in FIG. 2, a pair of angular contact ball bearings 10 is provided. However, other bearing designs are also conceivable that can serve this purpose. The pinion shaft 3 with the pinion 8 mounted thereon in a rotationally fixed manner has an internal toothing 12 on the other shaft end for the rotationally fixed connection to the rotor shaft 2 of the electrical machine 1 . The pair of angular contact ball bearings 10 , combined in an O arrangement in a common outer ring 14 with flange 15 , is pushed onto the pinion shaft 3 . The employment of the bearing, necessary for the required rigidity, takes place via a shaft nut 16 , which is screwed onto a thread on the pinion shaft 3 . The thus pre-assembled pinion unit, centered over a locating bunch 18 on the gearbox or the clutch housing 4, based on meh reren screws 20 on the housing 4 is fixed. The axial fine adjustment is made using shims 22 . If a lifetime lubrication is provided by a grease filling in the bearing 10 , the sealing rings 24 and 25 seal the interior of the bearing. In this way, a compact and ready-to-assemble pinion unit is created, which has to be attached to a designated installation space with only a few screws. On the inner toothing 12 of the pinion shaft 3 , the outer toothing 26 of the rotor shaft 2 of the electrical machine 1 can then be pushed off without problem and these are then fixed with several screws on the gearbox or clutch housing 4 . With just a few different prefabricated pinion units, a large variety of transmission sizes and designs can be taken into account in the design.

Die Fig. 3 zeigt eine alternative Lagerbauform für die Lagerung der Ritzelwelle 3, nämlich ein Kegelrol lenlagerpaar 11, welches für eine stabile axiale und radiale Lagerung der zur elektrischen Maschine 1 füh renden Ritzelwelle 3 mit dem darauf befindlichen Rit zel 8 sorgt. Erkennbar ist zudem der Flansch 15, der mehrere, hier nicht dargestellte, Bohrungen zum Ver schrauben mit dem Kupplungsgehäuse 4 aufweist. Auch hier sind die Dichtungen 24 und 25 erkennbar, die den Lagerinnenraum mit seiner Fettfüllung abdichten. Im übrigen wird auf die Beschreibung der Fig. 2 verwie sen, da das Lager 11 die gleichen Außenabmessungen wie das in dieser Fig. 2 dargestellte Lager 10 auf weisen soll. Fig. 3 shows an alternative bearing design for the storage of the pinion shaft 3 , namely a Kegelrol lenlagerpaar 11 , which ensures stable axial and radial mounting of the leading to the electric machine 1 leading pinion shaft 3 with the Rit cell 8 located thereon. Also recognizable is the flange 15 , which has a plurality of bores, not shown here, for screwing to the coupling housing 4 . Here too, the seals 24 and 25 can be seen , which seal the interior of the bearing with its grease filling. For the rest, reference is made to the description of FIG. 2, since the bearing 11 is to have the same external dimensions as the bearing 10 shown in this FIG. 2.

Claims

1. Drive unit for motor vehicles with an internal combustion engine and a gear acting on the drive wheels of the motor vehicle, wherein a transmission input shaft can be coupled to an output shaft of the internal combustion engine and an electrical machine that is in engagement with a shaft in the drive train of the internal combustion engine, and that as a starter motor for starting the internal combustion engine and as a generator for supplying an on-board electrical system of the motor vehicle, can be switched over, characterized in that the electrical machine ( 1 ) is coupled via an intermediate translation with a shaft in the drive train of the internal combustion engine.

2. Drive unit according to claim 1, characterized in that the electrical machine ( 1 ) is coupled via an intermediate ratio with the output shaft of the internal combustion engine.

3. Drive unit according to claim 1, characterized in that the electrical machine ( 1 ) is coupled via an intermediate ratio with the transmission input shaft ( 7 ).

4. Drive unit according to claim 3, characterized in that the operative connection of the electrical machine ( 1 ) with the transmission input shaft ( 7 ) via a on the transmission input shaft ( 7 ) rotatably brought ring gear ( 6 ) on a in the transmission housing ( 4 ) and stored spur gear ( 8 ) operatively connected to the electrical machine ( 1 ).

5. Drive unit according to claim 2, characterized in that the operative connection of the electrical machine ( 1 ) with the output shaft of the internal combustion engine via a non-rotatably mounted on the output shaft ring gear ( 6 ) on a with the electrical machine ( 1 ) in operative connection spur gear ( 8th ) he follows.

6. Drive unit according to claim 3, characterized in that the operative connection of the electrical machine ( 1 ) with the transmission input shaft ( 7 ) via an intermediate bevel gear pair ( 6 , 8 ) takes place.

7. Drive unit according to claim 3, characterized in that the operative connection of the electrical machine ( 1 ) with the transmission input shaft ( 7 ) via traction means, such as chain or belt drive, takes place.

8. Drive unit according to claim 2, characterized in that the operative connection between the transmission input shaft ( 7 ) and the drive shaft ( 3 ) of the electrical machine ( 1 ) is separable.

9. Drive unit according to claim 3, characterized in that the operative connection between the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft ( 3 ) of the electrical machine ( 1 ) is separable.

10. Drive unit according to one of the preceding Claims, characterized in that in the tax tion of the internal combustion engine an automatic swing utilization is integrated.

11. Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the oil lubrication tion of the rotary transmission and the bearing parts for connecting the electrical machine ( 1 ) with the transmission input shaft ( 7 ) via the oil circuit of the transmission.

12. Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical cal machine ( 1 ) is water-cooled via a coupling to the cooling circuit of the internal combustion engine.

13. Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing arrangement for mounting the pinion shaft ( 3 ) of the elec trical machine ( 1 ) is selected so that this Rit zelwelle ( 3 ) is supported both against axial and against radial forces becomes.

14. Drive unit according to claim 2 or 3, characterized in that the operative connection between the transmission input shaft ( 7 ) and the drive shaft ( 3 ) of the electrical machine ( 1 ) is parallel to the axis, in particular by a normal, straight or helical gear pair.

15. Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical cal machine ( 1 ) is used in an automatic transmission for power transmission.

16. Drive unit according to claim 15, characterized in that the electrical machine ( 1 ) in vehicles with automatic power transmission between tween a torque converter and transmission input with the transmission input shaft ( 7 ) is in operative connection.

17. Drive unit according to claim 15, characterized in that the electrical machine ( 1 ) between the internal combustion engine and a torque converter is in operative connection with the output shaft of the internal combustion engine.

18. Drive unit according to claim 17, characterized characterized in that the operative connection between the Torque converter and the output shaft of the Brenn engine is mechanically separable.

19. Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the axial position fixing of the electrical machine ( 1 ) via a plurality of shims ( 22 ) between the gear housing ( 4 ) and the bearing pair ( 10 , 11 ) bearing flange ( 15th ) are inserted.

20. Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing of the drive shaft ( 3 ) of the electrical machine ( 1 ) via angular contact ball bearings or four-point ball bearings it follows.

21. Drive unit according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft ( 3 ) of the electrical machine ( 1 ) is mounted via a pair of tapered roller bearings in an O arrangement.